TL431で定電流ソース

TL431で低抵抗測定用10mA定電流源では、定電流シンク回路の検討をしました。今回は、この定電流シンク回路にカレントミラーを追加して定電流ソースとした回路のLTspiceシミュレーションをしました。

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TL431で定電流シンク


TL431で低抵抗測定用10mA定電流源では、TL431を用いて定電流シンク回路が簡単に作れると書きました。


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TL431で定電流ソース


TL431で作った引き込み電流をカレントミラーでコピーすれば、定電流ソースとすることができます。

カレントミラー回路はトランジスタを2石つかって、片方の経路の電流を他方の経路にコピーするような動作をします。エミッタフォロワのベース同士を接続したものと考えれば挙動を理解しやすいと思います。

TL431を用いた定電流ソース回路をLTspiceを用いてシミュレーションしました。TL431のSPICEモデルは、テキサスインスツルメンツのものを利用しました。
電源電圧5Vとし、負荷RLの大きさを変化させて定電流特性が維持されるかを確認しています。


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fig.1: 定電流ソースのスケマティック

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fig.2: 負荷(RL)電流(緑)、コピー元の電流(青)


負荷が大きくなるにつれて、定電流特性が維持できなくなっていることが読み取れます。特に500Ω前後から、大きく理想特性から離れています。

TL431で低抵抗測定用10mA定電流源にも同様のことが言えますが、電源電圧によって定電流を維持できる負荷の大きさが変わってくるので注意が必要です。

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tag: LTspice トランジスタ TL431 定電流 カレントミラー 

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カレントミラー回路

R1とR4の役目は、Q1とQ2のバラツキをキャンセルする事なので、シミュレーションでは不要だと思います。昔は、バカみたいに高いペア・トランジスタとかuPA38Aなどのデュアル・トランジスタというのがありましたが、今でもあるのかな?

RLが0.5kohmよりも大きくなると電流が流せなくなるということですが、0.5kohmの抵抗に10mAの電流を流したときの電圧降下は5Vに達してしまうので、流せなくなって当然だと思います。むしろ、「0.5kohmまで、よく頑張った」と褒めてあげてください。

この回路でもQ1とQ2のベース電流が定電流源に流れ込むので、誤差要因となります。MOSFETを使うと、ベース電流相当分がキャンセルできるのですが、通常VGSはVBEに比べると圧倒的に高くなり、また、素子のバラツキも大きくなるので、ディスクリートで組む場合にはお勧めできません。

Re: カレントミラー回路

のりたんさん、こんばんは。

> ペア・トランジスタとかuPA38Aなどのデュアル・トランジスタ
こういったものは、特性をそろえるためとか、熱結合するためとかの理由で使われるという話を聞いたことがありますが、私は実際に見たことは在りません。その気になって探したことが無いからかもしれませんが。

> 通常VGSはVBEに比べると圧倒的に高くなり
たいていのバイポーラトランジスタはVBE≒0.6Vと考えて設計できてしまうのが、というより、ベース電流を流せば勝手にVBE≒0.6Vとなってくれるのが楽チンで好きです。
とはいえ、食わず嫌いせずにMOSFETも使えるようになりたいなと常日頃から思ってはいます。

それはさておき、MOSFETのカレントミラーですが、そういわれてみると、たしかにディスクリートでは余り見ませんね。

No title

こんにちは LM4010という素子はご存じですか、
431の逆特性です。
http://den-nekonoko.blog.so-net.ne.jp/2010-10-23

Re: No title

ノンノさん、こんにちは。

> LM4010という素子はご存じですか、
さすがに基準電圧ICを何から何まで把握してるわけではないですが、リンク先を見るにLM4010ではなく、LM4041の間違いですよね。
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